什么是WEE？

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WEE（Wafer Edge Exposure，晶圆边缘曝光） 是光刻（Lithography）工艺中的一个关键步骤，主要用于在晶圆边缘选择性曝光光刻胶（Photoresist, PR），从而在显影过程中去除光刻胶，防止后续工艺（如刻蚀、沉积）产生污染或颗粒缺陷。

1. 为什么需要 WEE？

在半导体制造过程中，晶圆边缘的光刻胶分布往往不均匀，可能会产生以下问题：

• 光刻胶边缘堆积（Edge Bead）：由于旋涂光刻胶时的离心力作用，晶圆边缘会形成较厚的光刻胶层，影响光刻均匀性。

• 光刻胶残留污染：如果光刻胶未在晶圆边缘完全去除，可能在后续刻蚀或沉积过程中脱落，形成颗粒污染，影响晶圆良率。

• 刻蚀不均匀：晶圆边缘的光刻胶如果未被去除，可能导致刻蚀不均匀，使得晶圆边缘的器件受到影响。

WEE 的主要作用 ：

✅  选择性曝光晶圆边缘的光刻胶，使其失效，确保在显影步骤中可以去除。

✅  防止光刻胶在后续刻蚀、沉积工艺中形成颗粒，提高良率。

✅  优化光刻均匀性，提高晶圆边缘区域的工艺稳定性。

2. WEE 的工作原理

WEE 通过专门的曝光设备，在不影响芯片区域的前提下，仅对晶圆边缘的一圈光刻胶进行额外曝光，使其变性或失效，从而能够在显影过程中去除。

WEE 的主要工艺步骤

(1) 旋涂光刻胶（Spin-Coating）

• 在晶圆表面旋涂光刻胶，由于离心力作用，晶圆边缘会形成 Edge Bead（边缘堆积）。这种光刻胶堆积如果不去除，可能影响后续光刻、刻蚀工艺。

(2) WEE 曝光（Edge Exposure）

• 采用专门的 WEE 光刻机或额外的曝光光源，只对晶圆边缘区域（通常是 2~5 mm 宽的环形区域）进行曝光。

• 该曝光过程一般不使用掩模（Maskless），而是通过光学系统控制光线范围，精准照射边缘区域的光刻胶。

曝光后的光刻胶会失效：

• 正性光刻胶（Positive PR）：曝光后变得可溶，在显影后被去除。

• 负性光刻胶（Negative PR）：曝光后变得不溶，确保其不会影响后续工艺。

(3) 显影（Development）

• 在显影过程中，正性光刻胶的曝光区域会被溶解，从而去除晶圆边缘的光刻胶。

• 负性光刻胶的曝光区域则变得固化，防止刻蚀时产生问题。

3. WEE 在半导体制造中的作用

(1) 解决光刻胶边缘堆积（Edge Bead）问题

• 旋涂过程中，晶圆边缘光刻胶厚度较大，容易影响刻蚀均匀性。

• WEE 选择性曝光边缘光刻胶，使其在显影后完全去除，保证刻蚀的均匀性。

(2) 提高刻蚀（Etching）工艺的均匀性

• 如果晶圆边缘残留光刻胶，在刻蚀过程中可能导致刻蚀深度不均或颗粒污染。

• 通过 WEE 处理，确保刻蚀区域的光刻胶能被完全去除，提高刻蚀质量。

(3) 降低颗粒污染，提高晶圆良率

• 残留的光刻胶可能在后续工艺（如 CVD、PVD、CMP）中剥落，形成颗粒。

• WEE 确保晶圆边缘光刻胶清除干净，减少颗粒污染，提高芯片良率。

(4) 适用于不同工艺节点

• 先进制程（≤28nm）：WEE 更为重要，确保光刻胶完全去除，以满足更严格的工艺要求。

• 传统制程（≥90nm）：WEE 主要用于去除光刻胶，防止颗粒污染。